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CNC-Drehen

Modulare Fertigung auf CNC-Drehmaschinen

| Autor / Redakteur: Klaus Vollrath, Hannes Andresen und Marius Heyn / Victoria Sonnenberg

Die erfolgreich eingebundene Numturn-Drehmaschine. Im Vordergrund das eingehauste Förderband für den Abtransport der fertigen Werkstücke.
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Die erfolgreich eingebundene Numturn-Drehmaschine. Im Vordergrund das eingehauste Förderband für den Abtransport der fertigen Werkstücke. (Bild: Klaus Vollrath)

Für die speziellen Anforderungen einer Fertigungslinie zur Herstellung von Pumpen wurde eine Flachbett-Drehmaschine umfassend an den automatisierten Fertigungsprozess eines Kunden angepasst.

Die Schweizer Humard Automation SA in Delémont plant und realisiert schlüsselfertige Produktionslinien für die Bestandteile in Uhrmacherei, Fahrzeuge, Schmuck, Kosmetik und Medizin. „Bei den Wünschen unserer Kunden steht Flexibilität ganz besonders im Vordergrund“, erläutert Fabio Carabotti, Projektleiter bei Humard. Hohe Produktivität mit nur einem Produkt reicht heute nicht mehr aus. Häufig werden verschiedene Varianten oder gar andere Produkte hergestellt und nach vergleichsweise kurzer Zeit auf Nachfolgemodelle umgestellt. Die wichtigste Antwort darauf: konsequente Modularisierung der Produktionszellen. Diese prinzipielle, bereits im Design verankerte Flexibilität hat Humard sehr weit vorangetrieben und bietet die möglichst kleinen und kompakten Module in verschiedenen Rastermaßen an.

Mithilfe von Modularisierung Produktionszellen schnell anpassen

Sie können sowohl untereinander als auch mit zwischengeschalteten Prozesseinheiten wie Pressen, Fräsen und Schweißstationen sowie mit Handarbeitsplätzen, Handlingsystemen oder Robotern verkettet werden. Durch Umbau, Austausch oder Neukonfiguration von Modulen oder ganzen Bereichen lassen sich solche Linien schnell und unkompliziert für die neue Fertigung anpassen. Selbst bei der Umstellung auf andere Produkte können die Module oft durch Umrüstung adaptiert und so weitgehend wiederverwendet werden.

„Die Entwicklung einer Automationslösung ist vergleichbar mit der Herstellung eines Maßanzugs. Sie muss optimal an die Kundenbedürfnisse angepasst werden“, weiß Carabotti. Je eher Humard in den Entwicklungsprozess einbezogen wird, desto besser. Durch ein intensives gemeinsames Engineering mit den entsprechenden Abteilungen des Kunden können sinnvolle Anpassungen des Produktdesigns an die Erfordernisse des Produktionsprozesses eingebracht werden. „Diese Beratung ist ein wesentlicher Bestandteil des Entwicklungsprozesses“, betont Carabotti, „gemeinsam mit dem Kunden konzipieren wir dann den gesamten Produktionsprozess und setze diesen anschließend komplett bis zur Ablieferung der schlüsselfertigen Gesamtanlage um.“ Humard übernimmt dabei auch die Verantwortung für technische Bestandteile, die das Unternehmen zukauft, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen oder manche Robotertypen.

Als Engineeringfirma konzentrieren sich die Schweizer vor allem auf Planung, Montage, Programmierung und Service. Bestimmte wesentliche Grundkomponenten wie die Gestelle der Module werden entweder selbst oder von Schwesterunternehmen produziert. Darüber hinaus stützen sie sich vor allem auf ein breites Netzwerk bewährter Zulieferpartner, arbeiten angesichts der enormen und ständig wachsenden Bandbreite an verfügbaren Technologien und Maschinen aber auch immer wieder mit neuen Partnern zusammen, wenn deren Qualifikationen einer eingehenden Prüfung standhalten.

In einer Fertigungslinie verschiedenste Pumpenvarianten herstellen

„Im vorliegenden Fall benötigten wir eine CNC-gesteuerte Drehmaschine, die Teile mit unterschiedlichen Geometrien und Durchmessern in kürzester Zeit aufnehmen und bearbeiten kann“, sagt Carabotti. Die betreffende Linie dient zur Herstellung von Pumpen, die in verschiedensten Ausführungen und Leistungsstufen auf der gleichen Fertigungslinie hergestellt werden müssen.

Während die anderen Komponenten teils palettiert über eine roboterbediente Rollenbahn zugeführt werden, wird die Drehmaschine über ein separates Förderband bedient. Die sechs unterschiedlichen rotationssymmetrischen Blechteile mit Durchmessern bis 135 mm wurden zuvor aus gestanzten Ronden geformt und gelangen chargenweise als sortenreines Schüttgut in die Anlage. Hier übergibt sie eine Sortierstation separiert und lagerichtig orientiert an ein spezielles Linear-Handlingsportal. Dieses führt die Rohlinge zum Drehfutter und tauscht dort das fertig bearbeitete Teil mithilfe eines komplexen Doppelgreifers gegen einen neuen Rohling aus. Das fertige Bauteil wird nach einer Qualitätskontrolle an die nächste Station übergeben. Entscheidendes Kriterium für die Auswahl der Drehmaschine war die sehr enge Vorgabe von lediglich 7 s für die Gesamttaktzeit, da hiervon die Gesamtproduktivität der Linie abhängt. Da Humard am Markt nicht fündig wurde, suchten die Schweizer einen Lieferanten, der eine geeignete Standardmaschine in der erforderlichen Weise umzurüsten konnte.

Flachbett-Drehmaschine erfüllte alle Anforderungen

„Die Anfrage von Humard Automation kam vor ungefähr einem Jahr und unsere Flachbett-Drehmaschine Numturn 320 erschien von den grundlegenden Leistungsdaten her geeignet“, erinnert sich Hannes Andresen, Mitarbeiter im Auslandsvertrieb bei Knuth Werkzeugmaschinen GmbH in Wasbek. Schon bald kam eine Delegation von Humard-Experten zu Besuch nach Wasbek. Sie begutachteten aber nicht nur die Maschine selbst, sondern vor allem auch die generelle Befähigung und Bereitschaft von Knuth zu Modifikationen und gemeinsamem Engineering sowohl bei der Mechanik als auch im Bereich Elektronik und Steuerungen. Erst nachdem zahlreiche Fragen zufriedenstellend beantwortet waren, wurde das Lastenheft sowie die Möglichkeiten zu seiner Erfüllung diskutiert. Dabei ergaben sich zwei kritische Punkte: die schnelle Spannung der Teile sowie die Ausarbeitung einer passenden Maschinenschnittstelle für das Zusammenspiel zwischen Drehmaschine und Portallader. Dazu wurde die Hardware der Maschine erweitert und das PLC umfangreich auf den Prozess angepasst. Um die schnellen Taktzeiten erreichen zu können, ersetzte Knuth die vorhandene hydraulische Spannvorrichtung durch ein pneumatisches Hochpräzisionsfutter. Die Wechselzeit liegt dadurch bei lediglich 2 s, der gesamte Takt bei 7 s. Erst diese hohe Produktivität sowie die Zuverlässigkeit der von Knuth gelieferten Maschine ermöglichten es Humard Automation, die ambitionierten Vorgaben des Kunden einzuhalten.

Knuth auf der EMO Hannover 2017 Der Komplettanbieter von Werkzeugmaschinen demonstriert live auf seinem Messestand, wie sich Maschinen vernetzen lassen und welche Möglichkeiten sich ergeben, wenn Betriebszustände digitalisiert, visualisiert und permanent überwacht werden können. Des Weiteren präsentiert Knuth einen Überblick über Neuheiten und Bewährtes aus seinem umfassenden Maschinenprogramm. Halle 27 Stand B12

* Klaus Vollrath ist freier Journalist aus 4912 Aarwangen (Schweiz). Weitere Informationen: Humard Automation SA in 2800 Delémont (Schweiz), Tel. (0 41 32 42 1) 40 90, info@Humard.com. Hannes Andresen ist Mitarbeiter im Auslandsvertrieb und Marius Heyn ist Projektingenieur bei Knuth Werkzeugmaschinen.

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